偏振成像实验方法与技巧

利用BCNTS60/橡胶对THz波的空间调制特性对硬币进行了主动式偏振成像,如图5.41(a)所示。在THz成像系统中,通过平移台的移动并采用点探测器探测的方式,就可以实现物体的2D扫描成像。如图5.41(a)所示,BCNTS60/橡胶放置在中空的样品架上,通过旋转样品架可以改变入射THz波偏振方向与CNT取向间的夹角,同时使用特制夹具对BCNTS60/橡胶施加不同的拉力,使之产生0%~150%的拉伸,然后对放置在样品后面的硬币进行成像。如图5.41(b)所示,首先研究了BCNTS60/橡胶在150%拉伸时,0°到90°不同旋转角度下的硬币偏振成像过程。当BCNTS∥THz,即旋转角等于0°时,此时硬币和CNT对THz波来说都是屏蔽材料,因此得到的图像是均匀黑色;当BCNTS⊥THz,即旋转角等于90°时,此时CNT变为透明介质而硬币是强反射的金属,因此成像得到的是明亮的圆环结构,其中中心黑色圆斑代表硬币,外面黑色背景代表金属样品支架;当旋转角依次从0°到90°变化时,圆环亮度逐渐增强。BCNTS60/橡胶在90°旋转角度时,0%到150%不同拉伸程度下的硬币偏振成像结果如图5.41(c)所示。当拉伸程度为0%时,CNT近似为各向同性态,此时成像得到的圆环结构并不明显;当拉伸程度为150%时,CNT表现出强烈的各向异性,成像得到的是明亮的圆环结构;当拉伸程度从0%变化到150%时,圆环亮度逐渐增强,其变化趋势与图5.41(b)类似。因此,通过对BCNTS60/橡胶进行机械拉伸或旋转,可以实现对物体的偏振成像。

图5.41　(www.xing528.com)

(a)偏振成像实验的装置示意图;(b)BCNTS60/橡胶在150%拉伸时,不同旋转角度下的THz扫描图像;(c)BCNTS60/橡胶在90°旋转角度时,不同拉伸程度下的THz扫描图像[14]

本节将CNT与柔性基底相结合,制备了一种机械可调的THz偏振控制器(BCNTS m/橡胶),THz的振幅、相位和偏振度可以通过对柔性基底的拉伸进行主动调控。结果表明,当基底拉伸量从0%变为150%时,在0.2~1.2 THz内,器件的偏振度由17%增加到97%,最大调制率为365%。同时,该器件还可以应用于THz的应力传感和偏振成像中,拉伸传感灵敏度为2.5 MD%/strain%。